DE69108547T2

DE69108547T2 - Electric discharge wire cutting machine.

Info

Publication number: DE69108547T2
Application number: DE69108547T
Authority: DE
Inventors: Takuji C/O Mitsubishi Denki Kabushiki K. Higashi-Ku Nagoya-Shi Aichi-Ken Magara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: EP0521193A3; EP0521193B2; DE69108547D1; EP0521193A2; US5233147A; JPH058122A; JP2722867B2; EP0521193B1; DE69108547T3

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Drahtschnitt- Entladungsmaschine mit hoher Genauigkeit. Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische Drahtschnitt- Entladungsmaschine zur Verhinderung des Auftretens einer gewölbten Form auf einer Schneidfläche eines Werkstücks durch Steuerung der Entladungs-Abstoßungskraft und der elektrostatischen Anziehungskraft, die zwischen Drahtelektrode und Werkstück erzeugt werden, so daß sich die beiden Kräfte gegenseitig kompensieren.The invention relates to a wire-cut electric discharge machine with high accuracy. More particularly, the invention relates to a wire-cut electric discharge machine for preventing the occurrence of a curved shape on a cutting surface of a workpiece by controlling the discharge repulsive force and the electrostatic attractive force generated between the wire electrode and the workpiece so that the two forces compensate each other.

In einer herkömmlichen elektrischen Drahtschnitt- Entladungsmaschine wird während der Endbearbeitung auf der Oberfläche des Werkstücks eine gewölbte Form erzeugt. Die gewölbte Form besitzt eine verschlechterte Bearbeitungsgenauigkeit. Die gewölbte Form ist ein charakteristisches Phänomen, welches in der elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine erzeugt wird, und ferner wird diese gewölbte Form als ein schwerwiegendes Problem angesehen.In a conventional wire-cut electric discharge machine, a curved shape is generated on the surface of the workpiece during finishing. The curved shape has a deteriorated machining accuracy. The curved shape is a characteristic phenomenon generated in the wire-cut electric discharge machine, and further, this curved shape is considered to be a serious problem.

Figur 9a zeigt eine konkave gewölbte Form und Figur 9b zeigt eine konvexe gewölbte Form. Die gewölbte Form und ihr Volumen hängen von den Bearbeitungsbedingungen und der Werkstückdicke ab.Figure 9a shows a concave curved shape and Figure 9b shows a convex curved shape. The curved shape and its volume depend on the machining conditions and the workpiece thickness.

Der Aufbau und der Betrieb der herkömmlichen Maschine wird nachstehend beschrieben. erläutert.The structure and operation of the conventional machine is described below.

Figur 8 zeigt einen Aufbau der herkömmlichen elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine. In Figur 8 stellt eine Drahtelektrode 1 eine Elektrode der elektrischen Entladungsmaschine dar. Ein Werkstück 2 ist ein Material, welches mit Hilfe der elektrischen Drahtschnitt- Entladungsmaschine verarbeitet wird. Eine Drahttrommel 3 liefert einen Draht, der so konstruiert ist, daß er als eine Drahtelektrode arbeitet. Eine obere Düse 4a und eine untere Düse 4b liefern die elektrische Bearbeitungsflüssigkeit in einen Entladungsspalt hinein. Energieversorgungsanschlüsse 5 stehen in elektrischem Kontakt mit der Drahtelektrode und liefern die Bearbeitungsspannung und den Bearbeitungsstrom, der an den Spalt geführt wird. Eine Spannrolle 6 übt eine Spannkraft auf die Drahtelektrode 1 aus. Ein Drahtsammelbehälter 7 nimmt den Draht auf. Eine Bearbeitungsenergiequelle 8 liefert Strom, der in dem Entladungsspalt fließt, der durch die Drahtelektrode 1 und das Werkstück 2 gebildet wird. Eine Spannungsdetektionsschaltung 9 detektiert den Durchschnittsspannungswert an dem Entladungsspalt. Eine Steuerschaltung 10 steuert die Vorschubrate des Werkstücks 2 entsprechend dem Ergebnis der Durchschnittsspannungs- Detektionsschaltung 9. Ein Servoverstärker 11 steuert eine Antriebsmotorvorrichtung 12. Ein Antriebsmotor 12 ermöglicht die Bewegung des auf dem (nicht dargestellten) X-Y-Kreuztisch angebrachten Werkstücks 2 in die X- und Y-Richtungen.Figure 8 shows a structure of the conventional wire-cut electric discharge machine. In Figure 8, a wire electrode 1 represents an electrode of the electric discharge machine. A workpiece 2 is a material to be processed by the wire-cut electric discharge machine. A wire reel 3 supplies a wire designed to work as a wire electrode. An upper nozzle 4a and a lower nozzle 4b supply the electric machining fluid into a discharge gap. Power supply terminals 5 are in electrical contact with the wire electrode and supply the machining voltage and machining current to be supplied to the gap. A tension roller 6 applies a tension force to the wire electrode 1. A wire collecting container 7 receives the wire. A machining power source 8 supplies current to flow in the discharge gap formed by the wire electrode 1 and the workpiece 2. A voltage detection circuit 9 detects the average voltage value at the discharge gap. A control circuit 10 controls the feed rate of the workpiece 2 according to the result of the average voltage detection circuit 9. A servo amplifier 11 controls a drive motor device 12. A drive motor 12 enables the workpiece 2 mounted on the X-Y cross table (not shown) to move in the X and Y directions.

Nachstehend wird der Betrieb des Standes der Technik unter Bezugnahme auf Figur 8 beschrieben. Ein Entladungsspalt wird zwischen dem Werkstück 2 und der Drahtelektrode 1 gebildet. Die Drahtelektrode 1 läuft durch den Spalt, wobei die Spannkraft durch die Spannrolle 6 auf sie ausgeübt wird, und ein Arbeitsstrom wird an die Drahtelektrode 1 von der Arbeitsenergiequelle 8 über Energieversorgungsanschlüsse 5 geliefert. Reines Wasser, welches als die Bearbeitungsflüssigkeit vorgesehen ist, wird in den Entladungsspalt hinein über Bearbeitungsflüssigkeitsdüsen 4a, 4b von der oberen Seite und der unteren Seite zugeführt. Das reine Wasser verursacht die Erzeugung eines Entladungsphänomens in dem Spalt zwischen der Drahtelektrode und dem mit Masse verbundenen Werkstück.The operation of the prior art will be described below with reference to Figure 8. A discharge gap is formed between the workpiece 2 and the wire electrode 1. The wire electrode 1 passes through the gap with the tension force applied thereto by the tension roller 6, and a working current is supplied to the wire electrode 1 from the working power source 8 via power supply terminals 5. Pure water, which is provided as the machining liquid, is supplied into the discharge gap via machining liquid nozzles 4a, 4b from the upper side and the lower side. The pure water causes generation of a discharge phenomenon in the gap between the wire electrode and the grounded workpiece.

Die mit der Entladungselektrode 1 und dem Werkstück 2 verbundene Spannungsdetektionsschaltung 9 detektiert die Durchschnittsspannung, die während einer Bearbeitung des Werkstücks auftritt. Die Steuerschaltung 10 spricht auf die Spannungsdetektionsschaltung 9 an und steuert die Vorschubrate des Werkstücks 2 so, daß die detektierte Spannung auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.The voltage detection circuit 9 connected to the discharge electrode 1 and the workpiece 2 detects the average voltage occurring during machining of the workpiece. The control circuit 10 is responsive to the voltage detection circuit 9 and controls the feed rate of the workpiece 2 so that the detected voltage is maintained at a predetermined value.

Wenn im Vergleich mit der vorgegebenen Spannung eine höhere Durchschnittsspannung vorhanden ist, zeigt dies insbesondere an, daß ein größerer Entladungsspaltabstand als ein vorgegebener Wert existiert. Deshalb steuert die Steuerschaltung 10 den Servoverstärker 11 so, daß der Antriebsmotor 12 die Vorschubrate erhöht.Specifically, when there is a higher average voltage compared with the predetermined voltage, it indicates that there is a larger discharge gap distance than a predetermined value. Therefore, the control circuit 10 controls the servo amplifier 11 so that the drive motor 12 increases the feed rate.

Wenn die Vorschubrate erhöht wird, wird der Abstand des Entladungsspalts kleiner.As the feed rate is increased, the distance of the discharge gap becomes smaller.

Wenn im Gegensatz dazu eine niedrigere Durchschnittsspannung als eine vorgegebene Spannung vorhanden ist, zeigt dies an, daß ein kleinerer Entladungsspaltabstand als der vorgegebene Wert existiert. Deshalb steuert die Steuerschaltung 10 den Servoverstärker 11 so, daß der Antriebsmotor die Vorschub- oder Zuführungsrate verkleinert. Wenn die Vorschubrate abnimmt, wird der Entladungsspalt größer. Insbesondere steuert die Steuerschaltung 10 den Entladungsspalt so, daß er konstant ist.In contrast, if there is an average voltage lower than a predetermined voltage, it indicates that there exists a smaller discharge gap distance than the predetermined value. Therefore, the control circuit 10 controls the servo amplifier 11 so that the drive motor decreases the feed rate. As the feed rate decreases, the discharge gap becomes larger. Specifically, the control circuit 10 controls the discharge gap to be constant.

Figur 11 zeigt den Zusammenhang zwischen der Entladungsspannungs-Wellenform und der Entladungsstrom- Wellenform. Wie in der Figur gezeigt, wird während einer Einzeit t&sub1; eine hohe Entladungsspannung an den Spalt angelegt. Nachdem die Spaltisolation zusammenbricht, fließt während der Zeit t&sub2; ein Entladungsstrom und dann wird die Entladung während der Aus-Zeit t&sub3; unterbrochen. Die Periode der Entladungsspannung T wird beispielsweise als T = t&sub1; + t&sub2; + t&sub3; ausgedrückt. In der Figur ergibt sich eine Durchschnittsspannung V durch Ausgleichen der Entladungsspannung über eine oder mehrere Perioden.Figure 11 shows the relationship between the discharge voltage waveform and the discharge current waveform. As shown in the figure, a high discharge voltage is applied to the gap during an on time t1. After the gap insulation breaks down, a discharge current flows during the time t2 and then the discharge is stopped during the off time t3. The period of the discharge voltage T is expressed as, for example, T = t1 + t2 + t3. In the figure, an average voltage V is obtained by equalizing the discharge voltage over one or more periods.

Allgemein wird eine sehr genaue Bearbeitung (zweiter Schnitt) nach einer Grobbearbeitung (erster Schnitt) durchgeführt. Während der genauen Bearbeitung wird auf der Oberfläche des Werkstücks ein gewölbter Formfehler erzeugt, bei dem es sich um ein charakteristisches Phänomen handelt, welches bei einer Drahtschnitt-Bearbeitung auftritt.Generally, high-precision machining (second cut) is carried out after rough machining (first cut). During high-precision machining, a curved shape defect is generated on the surface of the workpiece, which is a characteristic phenomenon that occurs in wire-cut machining.

Die Figuren 10(a) und 10(b) zeigen eine typische gewölbte Form, die auf der Oberfläche eines Werkstücks nach der genauen Bearbeitung oder Feinbearbeitung gemessen wurde. Die gerade Linie zeigt den erwarteten Wert ohne Fehler und die Polygonlinie zeigt das Ergebnis einer tatsächlichen Messung. Aus den Figuren ist ersichtlich, daß der Bearbeitungsfehler in der Mitte des Werkstücks größer ist.Figures 10(a) and 10(b) show a typical curved shape measured on the surface of a workpiece after precise machining or finishing. The straight line shows the expected value without error and the polygon line shows the result of actual measurement. It can be seen from the figures that the machining error is larger in the center of the workpiece.

Im Zusammenhang mit der Ursache der gewölbten Form sind vielerlei Theorien bekannt. Eine dieser Theorien besagt, daß sich der Bearbeitungsfehler aus der Vibration der Drahtelektrode ergibt. Eine andere Theorie besagt, daß der Fehler im Ansprechen auf ein Absinken des spezifischen elektrischen Widerstands, was durch eine Entladungsionisation in der Mitte des Spalts verursacht wird, erzeugt wird, wenn die Bearbeitungsflüssigkeit an das Werkstück von der oberen Seite und der unteren Seite geliefert wird. Aber diese beiden Theorien liefern nicht genug Informationen, um die Entwicklung einer effektiven Lösung für die gewölbte Form zu ermöglichen.There are many theories about the cause of the curved shape. One of these theories is that the machining error results from the vibration of the wire electrode. Another theory is that the error is generated in response to a drop in the electrical resistivity caused by discharge ionization in the center of the gap when the machining fluid is supplied to the workpiece from the upper side and the lower side. But these two theories do not provide enough information to enable the development of an effective solution for the curved shape.

Andererseits beschreibt die japanische Patentveröffentlichung 29513/1991 in Hinsicht auf das Problem einer Drahtelektrodenverformung und einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit ein Verfahren, welches eine Entladungs-Abstoßungskraft beseitigt, indem eine elektrostatische Anziehungskraft und eine elektromagnetische Kraft zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück während eines Grobschnitt-Bearbeitungsbetriebs mit Absicht erzeugt wird. Aber in dem voranstehend erwähnten Verfahren ist zusätzlich zu der Arbeitsenergiequelle eine Signalkompensationsschaltung für die elektrische Drahtschnitt-Entladungsmaschine erforderlich.On the other hand, in view of the problem of wire electrode deformation and deterioration of machining accuracy, Japanese Patent Publication No. 29513/1991 describes a method which eliminates a discharge repulsive force by intentionally generating an electrostatic attractive force and an electromagnetic force between the wire electrode and the workpiece during a rough cutting machining operation. But in the above-mentioned method, in addition to the working power source, a signal compensation circuit is required for the wire cutting electric discharge machine.

Wie voranstehend erwähnt, gibt es gemäß der herkömmlichen elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine kein effektives Verfahren, um die Erzeugung der gewölbten Form während einer Feinbearbeitung oder Endbearbeitung zu verhindern.As mentioned above, according to the conventional wire-cut electric discharge machine, there is no effective method to prevent the generation of the curved shape during fine machining or finishing.

Ferner verändert sich die gewölbte Form und ihr Volumen entsprechend der Bearbeitungsbedingung und der Werkstückdicke. Wenn sich somit die Werkstückdicke während der Bearbeitung ändert, ist festgestellt worden, daß die gewölbte Form immer auf der Oberfläche des Werkstücks auftritt. Deshalb ist es für die Bearbeitung in der herkömmlichen Entladungsmaschine sehr schwierig, einen Zustand mit hoher Genauigkeit aufrechtzuerhalten.Furthermore, the curved shape and its volume change according to the machining condition and the workpiece thickness. Thus, when the workpiece thickness changes during machining, it has been found that the curved shape always appears on the surface of the workpiece. Therefore, it is very difficult for machining in the conventional discharge machine to maintain a high-accuracy state.

In dem in der japanischen Patentveröffentlichung 29513/1991 offenbarten Verfahren wurde die Verformung der Drahtelektrode während der Grobbearbeitung verkleinert, indem ein Kompensationssignal zwischen die obere und untere Elektrode oder zwischen die Drahtelektrode und dem Werkstück angelegt wurde. Da das offenbarte Verfahren aber die elektrostatische Anziehungskraft und die elektromagnetische Kraft nur in Richtung der sich erhöhenden Richtung steuern konnte, war es unmöglich, die während der Endbearbeitung erzeugte konkave gewölbte Form zu verkleinern.In the method disclosed in Japanese Patent Publication 29513/1991, the deformation of the wire electrode during rough machining by applying a compensation signal between the upper and lower electrodes or between the wire electrode and the workpiece. However, since the disclosed method could only control the electrostatic attraction force and the electromagnetic force in the increasing direction, it was impossible to reduce the concave curved shape generated during finishing machining.

Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Drahtschnitt-Entladungsmaschine vorzusehen, die umfaßt eine Arbeitsenergiequelle zur Bereitstellung eines Entladestroms, eine Spannungsdetektionsschaltung zum Detektieren der Durchschnittsspannung zwischen den Elektroden, eine Stromdetektionsschaltung, die den Durchschnittsstrom des Entladestroms detektiert, eine Steuerschaltung zum Steuern der Aus-Zeit der Entladespannung oder des Entladestroms. Die Steuerschaltung steuert den Entladestrom derart, daß die Stromdetektionsschaltung den Durchschnittsstrom entsprechend einem Anstieg in der Vorschubrate verkleinert, wenn die Vorschubrate so gesteuert wird, daß die Durchschnittsspannung konstant wird. Die Steuerschaltung steuert die Entladespannung ferner so, daß die Spannungsdetektionsschaltung den Durchschnittsstrom entsprechend einem Anstieg in der Vorschubrate verkleinert, wenn die Vorschubrate so gesteuert wird, daß der Durchschnittstrom konstant wird.It is a main object of the present invention to provide a wire-cut electric discharge machine comprising a working power source for supplying a discharge current, a voltage detection circuit for detecting the average voltage between the electrodes, a current detection circuit for detecting the average current of the discharge current, a control circuit for controlling the off time of the discharge voltage or the discharge current. The control circuit controls the discharge current such that the current detection circuit decreases the average current in accordance with an increase in the feed rate when the feed rate is controlled so that the average voltage becomes constant. The control circuit further controls the discharge voltage such that the voltage detection circuit decreases the average current in accordance with an increase in the feed rate when the feed rate is controlled so that the average current becomes constant.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a block diagram of a wire-cut electric discharge machine of the embodiment of the present invention;

Fig. 2 einen Zusammenhang zwischen der Durchschnittsspannung und der gewölbten Form;Fig. 2 shows a relationship between the average stress and the curved shape;

Fig. 3 die Entladungs-Anziehungskraft zwischen Drahtelektrode und Werkstück;Fig. 3 the discharge attraction force between wire electrode and workpiece;

Fig. 4 die Verformung, die in dem Spalt auftritt;Fig. 4 the deformation that occurs in the gap;

Fig. 5 dynamische Eigenschaften des gleichen Abschnitts der elektrischen Drahtentladungsmaschine, wenn sich die Werkstückdicke unter der Bedingung einer konstanten Durchschnittsspannung ändert;Fig. 5 dynamic characteristics of the same section of the wire electric discharge machine when the workpiece thickness changes under the condition of constant average voltage;

Fig. 6 dynamische Eigenschaften des gleichen Abschnitts der elektrischen Drahtentladungsmaschine, wenn sich die Dicke unter der Bedingung eines konstanten Durchschnittsstroms ändert;Fig. 6 dynamic characteristics of the same section of the wire electric discharge machine when the thickness changes under the condition of constant average current;

Fig. 7 eine Darstellung einer Eckbearbeitung;Fig. 7 is a representation of a corner machining process;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine;Fig. 8 is a block diagram of a conventional wire-cut electric discharge machine;

Fig. 9 einige Beispiele von gewölbten Formen;Fig. 9 some examples of curved shapes;

Fig. 10 das tatsächliche Meßergebnis der gewölbten Form während einer Bearbeitung;Fig. 10 the actual measurement result of the curved shape during machining;

Fig. 11 den Zusammenhang zwischen der Entladespannungs-Wellenform und er Entladestrom-Wellenform;Fig. 11 shows the relationship between the discharge voltage waveform and the discharge current waveform;

Fig. 12 den Zusammenhang zwischen der Entladestrom- Wellenform und der Entladespannungs-Wellenform unter der Bedingung einer konstanten Durchschnittsspannung; undFig. 12 shows the relationship between the discharge current waveform and the discharge voltage waveform under the condition of a constant average voltage; and

Fig. 13 den Zusammenhang zwischen der Entladestrom- Wellenform und der Entladespannungs-Wellenform unter der Bedingung eines konstanten Durchschnittsstroms.Fig. 13 shows the relationship between the discharge current waveform and the discharge voltage waveform under the condition of constant average current.

Vor der Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend eine Ursache der gewölbten Form während eines Bearbeitungsbetriebs beschrieben.Before describing the embodiment of the present invention, a cause of the curved shape during a machining operation will be described below.

Wie voranstehend erwähnt, gibt es zwei Haupttheorien, die die Erzeugung der gewölbten Form auf dem Werkstück zu erklären versuchen. Eine ist die "Vibrationstheorie", die annimmt, daß die gewölbte Form durch die Drahtelektrodenvibration erzeugt wird, und die andere ist die "Widerstandstheorie", die annimmt, daß die gewölbte Form bewirkt wird, wenn der durch die Entladungsionisation erzeugte spezifische elektrische Widerstand in der Mitte des Spalts abnimmt.As mentioned above, there are two main theories that attempt to explain the generation of the curved shape on the workpiece. One is the "vibration theory" which assumes that the curved shape is generated by the wire electrode vibration, and the other is the "resistance theory" which assumes that the curved shape is caused when the electrical resistivity generated by the discharge ionization decreases at the center of the gap.

Aber diese beiden Theorien weisen einige fragliche Punkte auf. Zum Beispiel:But both of these theories have some questionable points. For example:

(1) Wire vibration theory:

(a) Gemäß der tatsächlichen Vibrationsmessung tritt bei einer niedriger Zuführungsrate während der Grobbearbeitung eine Vibration in einem niedrigen Modus in der Drahtelektrode 1 auf, aber bei der Feinbearbeitung wird die Vibration der Drahtelektrode 1 statistisch und ihre Amplitude ist relativ klein.(a) According to the actual vibration measurement, at a low feed rate during rough machining, vibration in a low mode occurs in the wire electrode 1, but at fine machining, the vibration of the wire electrode 1 becomes random and its amplitude is relatively small.

(b) Es ist schwierig, den Erzeugungsprozeß der konvexen gewölbten Form während der Endbearbeitung bei einer vergleichsweise hohen Vorschubrate zu erklären.(b) It is difficult to explain the generation process of the convex curved shape during finishing at a relatively high feed rate.

(2) Resistance theory:

(a) Die gewölbte Form wird erzeugt, selbst wenn für die Bearbeitungsflüssigkeit Kerosin verwendet wird, die keinen auffälligen Abfall des spezifischen elektrischen Widerstands aufweist.(a) The curved shape is produced even when kerosene is used for the machining fluid, which does not exhibit a conspicuous drop in electrical resistivity.

(b) Die gewölbte Form wird erzeugt, selbst wenn eine Hochfrequenz-Wechselstromenergiequelle verwendet wird, obwohl für eine derartige Energiequelle eine elektrolytische Wirkung nicht erzeugt wird.(b) The curved shape is produced even when a high frequency AC power source is used, although an electrolytic effect is not produced for such a power source.

Wie voranstehend beschrieben, können die früheren Theorien die Erzeugung einer gewölbten Form nicht erklären.As described above, the previous theories cannot explain the creation of a curved shape.

Studien, die in der deutschen Technikzeitschrift VDI- Zeitschrift, 1976, Vol. 118, Nr. 1, S. 13-17 berichtet werden, beschreiben, daß Kräfte vorhanden sind, die auf die Drahtelektrode entsprechend einer (1) elektrolytischen Wirkung, (2) einem elektromagnetischen Feld, (3) einer Funkenentladung oder (4) einer Bildung von dielektrischen Blasen während der Entladungsbearbeitung wirken. Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung angenommen, daß die elektrostatische Kraft zwischen Drahtelektrode und Werkstück die Erzeugung der gewölbten Form am meisten beeinflußt. Im folgenden wird die Theorie erläutert, auf der das Verfahren der vorliegenden Erfindung basiert.Studies reported in the German technical journal VDI-Zeitschrift, 1976, Vol. 118, No. 1, pp. 13-17 describe that there are forces acting on the wire electrode corresponding to (1) electrolytic action, (2) electromagnetic field, (3) spark discharge, or (4) formation of dielectric bubbles during discharge machining. Furthermore, according to the present invention, it is believed that the electrostatic force between the wire electrode and the workpiece most influences the creation of the curved shape. The theory on which the method of the present invention is based is explained below.

Figur 2 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Durchschnittsspannung und der gewölbten Form für drei Stromwerte (A, B,C). Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß ein linearer Zusammenhang zwischen der Durchschnittsspannung V und dem Volumen δ der gewölbten Form existiert. Insbesondere ist entsprechend der Linie (A), bei der der Durchschnittsstrom I klein ist, der konkave Fehler proportional zur Durchschnittsspannung V. Es wird angenommen, daß das Volumen der konkaven Form von der elektrostatischen Kraft zwischen Drahtelektrode 1 und Werkstück 2 abhängt.Figure 2 shows a relationship between the average stress and the curved shape for three Current values (A, B, C). From Figure 2, it can be seen that there is a linear relationship between the average voltage V and the volume δ of the concave shape. In particular, according to the line (A) where the average current I is small, the concave error is proportional to the average voltage V. It is assumed that the volume of the concave shape depends on the electrostatic force between the wire electrode 1 and the workpiece 2.

Figur 3 erklärt die Entladungs-Anziehungskraft zwischen einer Drahtelektrode 1 und einem Werkstück 2. Unter Verwendung eines Potentialbild-Verfahrens wird die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; pro Einheitslänge in dem Entladungsspalt wie folgt berechnet:Figure 3 explains the discharge attraction force between a wire electrode 1 and a workpiece 2. Using a potential image method, the electrostatic attraction force f1 per unit length in the discharge gap is calculated as follows:

f&sub1; = (1/2) π&epsi;&sub0; V² / 2(r+e) {log 2[r+e] / r} (1)f1; = (1/2) πε₀ V² / 2(r+e) {log 2[r+e] / r} (1)

mit &epsi;&sub0;: dielektrische Konstante;with ε0: dielectric constant;

V: Entladespannung zwischen den Elektroden;V: discharge voltage between the electrodes;

r: Drahtelektrodenradius;r: wire electrode radius;

e: Entladungsspaltabstand.e: discharge gap distance.

Figur 4 ist eine Figur eines Models, welches zur Berechnung der Verformung δ der Drahtelektrode in dem Spalt verwendet wird. Allgemein wird die Verformung δ auf der Basis der auf den Draht wirkenden äußeren Kraft f berechnetFigure 4 is a figure of a model used to calculate the deformation δ of the wire electrode in the gap. Generally, the deformation δ is calculated based on the external force f acting on the wire.

δ = f h² / 8T (2)δ = f h² / 8T (2)

mit h: Werkstückdicke; T: Drahtspannung.with h: workpiece thickness; T: wire tension.

Das Verformungsvolumen δ&sub1;, welches von der elektrostatischen Anziehungskraft f&sub1; abhängt, wird durch Einsetzen von f&sub1; aus Gleichung (1) in die Gleichung (2) berechnet und ist in Figur 2 mit Hilfe der gestrichelten Linie angezeigt. Jede der durchgezogenen Linien, die entlang der weißen Kreise, schwarzen Kreise und weißen Quadrate verbunden sind, zeigen das Verformungsvolumen δ, welches durch tatsächliche Messungen gemäß der Durchschnittsstromveränderung ermittelt wurde.The deformation volume δ₁, which depends on the electrostatic attraction force f₁, is calculated by inserting f₁ from equation (1) into equation (2) and is shown in Figure 2 by the dashed line. Each of the Solid lines connected along the white circles, black circles and white squares show the deformation volume δ, which was determined by actual measurements according to the average current change.

Das Verformungsvolumen für einen kleinen Durchschnittsstrom (A) zeigt einen Wert, der fast dem berechneten Verformungsvolumen (gestrichelte Linie) gleicht. Entsprechend einem Anstieg des Durchschnittsstroms (A T B T C) verschiebt sich die durchgezogene Linie in die Minusrichtung (in die Richtung, in der das konkave Formvolumen abnimmt). Der Gradient der geraden Linien A, B, C ist konstant und der gleiche, wie derjenige für die berechnete elektrostatische Anziehungskraft (gestrichelte Linie).The deformation volume for a small average current (A) shows a value almost equal to the calculated deformation volume (dashed line). According to an increase in the average current (A T B T C), the solid line shifts in the minus direction (in the direction in which the concave mold volume decreases). The gradient of the straight lines A, B, C is constant and the same as that for the calculated electrostatic attraction force (dashed line).

Dies bedeutet, daß die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; und die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; auf den Draht in unterschiedliche Richtungen wirken. Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß mit einem Anstieg des Durchschnittsstroms I die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; auch größer wird. Demzufolge wird die elektrostatische Kraft f&sub1; durch die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; kompensiert.This means that the electrostatic attractive force f₁ and the discharge repulsive force f₂ act on the wire in different directions. From Figure 2, it can be seen that as the average current I increases, the discharge repulsive force f₂ also increases. Consequently, the electrostatic force f₁ is compensated by the discharge repulsive force f₂.

Aus den voranstehenden Ergebnissen wird abgeleitet, daß die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; im wesentlichen proportional zum Durchschnittsstrom I ist. Deshalb wird die Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2; wie folgt ausgedrückt:From the above results, it is deduced that the discharge repulsion force f₂ is substantially proportional to the average current I. Therefore, the discharge repulsion force f₂ is expressed as follows:

f&sub2; = k I (3)f2 = k I (3)

mit k: proportionale Konstante.with k: proportional constant.

Es wird angenommen, daß während der Endbearbeitung die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; und die elektrostatische Kraft f&sub1; auf die Drahtelektrode in entgegengesetzten Richtungen wirken. Infolgedessen verursacht das Zusammenwirken der beiden Kräfte die Verformung der Elektrode und erzeugt die gewölbte Form.It is assumed that during finishing the discharge repulsion force f₂ and the electrostatic force f₁ on the wire electrode act in opposite directions As a result, the interaction of the two forces causes the deformation of the electrode and creates the curved shape.

Ein zur Bestätigung der obigen Annahme ausgeführt es Experiment deckte mehrere Tatsachen auf. Zunächst wirkt auf die Drahtelektrode während einer Bearbeitung eine zur Durchschnittsspannung V proportionale elektrostatische Kraft f&sub1; und eine zum Durchschnittsstrom I proportionale Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2;. Die Überlagerung beider Kräfte wirkt auf den Draht, so daß die Verformung δ erzeugt wird und die gewölbte Form gebildet wird. Wenn die Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2; somit gesteuert wird, daß die elektrostatische Kraft f&sub1; kompensiert wird, dann kann die Verformung des Drahts und die Erzeugung der gewölbten Form verhindert werden. Diese Theorie ist in der Praxis bestätigt worden.An experiment conducted to confirm the above assumption revealed several facts. First, an electrostatic force f₁ proportional to the average voltage V and a discharge repulsion force f₂ proportional to the average current I act on the wire electrode during machining. The superposition of both forces acts on the wire to produce the deformation δ and form the curved shape. If the discharge repulsion force f₂ is controlled so as to compensate for the electrostatic force f₁, then the deformation of the wire and the formation of the curved shape can be prevented. This theory has been confirmed in practice.

Figur 1 zeigt einen Aufbau einer elektrischen Drahtschnitt- Entladungsmaschine der vorliegenden Erfindung. In Figur 1 stellt eine Drahtelektrode 1 eine Elektrode zur elektrischen Entladungsbearbeitung dar. Ein Werkstück 2 ist ein Material, welches durch die elektrische Drahtschnitt-Entladungsmaschine bearbeitet wird. Eine Drahttrommel 3 stellt einen Draht bereit, der als die Drahtelektrode 1 arbeitet. Eine obere Düse 4a und eine untere Düse 4b liefern eine dielektrische Arbeitsflüssigkeit in einen Entladungsspalt hinein. Energieversorgungsanschlüsse 5 liefern eine Arbeitsspannung und einen Arbeitsstrom. Eine Spannrolle 6 erzeugt eine Spannkraft auf die Drahtelektrode 1. Ein Drahtsammelbehälter 7 nimmt den abgenutzten Draht auf. Eine Arbeitsenergiequelle 8 stellt einen Strom bereit, der in den Entladungsspalt zwischen die Drahtelektrode 1 und das Werkstück 2 hineinfließt. Eine Spannungsdetektionsschaltung 9 detektiert eine Durchschnittsspannung an dem Entladungsspalt. Eine Stromsonde 13 detektiert einen Strom in dem Entladungsspalt. Eine Stromdetektionsschaltung 14 detektiert den Durchschnittsstrom in dem Entladungsspalt. Eine Steuerschaltung 10 steuert die Vorschubrate des Werkstücks 2 im Ansprechen auf die Durchschnittsspannungs- Detektionsschaltung 9 und die Stromdetektionsschaltung 14. Ein Servoverstärker 11 steuert einen Antriebsmotor 12 an. Ein Antriebsmotor 12 bewirkt die Bewegung des auf dem (nicht dargestellten) X-Y-Kreuztisch angebrachten Werkstücks 2 in die X- und Y-Richtung.Figure 1 shows a structure of a wire-cut electric discharge machine of the present invention. In Figure 1, a wire electrode 1 represents an electrode for electric discharge machining. A workpiece 2 is a material processed by the wire-cut electric discharge machine. A wire drum 3 provides a wire that works as the wire electrode 1. An upper nozzle 4a and a lower nozzle 4b supply a dielectric working fluid into a discharge gap. Power supply terminals 5 supply a working voltage and a working current. A tension roller 6 generates a tension force on the wire electrode 1. A wire collecting container 7 receives the worn wire. A working power source 8 provides a current that flows into the discharge gap between the wire electrode 1 and the workpiece 2. A voltage detection circuit 9 detects an average voltage at the discharge gap. A Current probe 13 detects a current in the discharge gap. A current detection circuit 14 detects the average current in the discharge gap. A control circuit 10 controls the feed rate of the workpiece 2 in response to the average voltage detection circuit 9 and the current detection circuit 14. A servo amplifier 11 drives a drive motor 12. A drive motor 12 causes the workpiece 2 mounted on the XY cross table (not shown) to move in the X and Y directions.

Als nächstes wird ein Betrieb der vorliegenden Erfindung erläutert:Next, an operation of the present invention will be explained:

(1) Constant average voltage control:

Die zwischen die Elektroden geschaltete Spannungsdetektionsschaltung 9 detektiert während der Bearbeitung eine Durchschnittsspannung V. Die detektierte Spannung wird so gesteuert, daß sie der vorgegebenen Einstellspannung gleicht.The voltage detection circuit 9 connected between the electrodes detects an average voltage V during the processing. The detected voltage is controlled so that it is equal to the predetermined setting voltage.

Wenn die detektierte Durchschnittsspannung größer als die Einstellspannung ist, zeigt dies an, daß der Entladungsspaltabstand größer geworden ist. Deshalb steuert die Steuerschaltung 10 den Servoverstärker 11 so, daß der Antriebsmotor 12 die Vorschubrate des Werkstücks 2 erhöht.If the detected average voltage is larger than the set voltage, this indicates that the discharge gap distance has become larger. Therefore, the control circuit 10 controls the servo amplifier 11 so that the drive motor 12 increases the feed rate of the workpiece 2.

Wenn im Gegensatz dazu die detektierte Durchschnittsspannung kleiner als die Einstellspannung ist, zeigt dies an, daß der Entladungsspalt kleiner geworden ist. Deshalb steuert die Steuerschaltung 10 den Servoverstärker 11 so, daß der Antriebsmotor 12 die Vorschubrate des Werkstücks 2 verkleinert.In contrast, if the detected average voltage is smaller than the set voltage, this indicates that the discharge gap has become smaller. Therefore, the control circuit 10 controls the servo amplifier 11 so that the drive motor 12 reduces the feed rate of the workpiece 2.

Figur 12 zeigt den Zusammenhang zwischen der Entladespannungs-Wellenform und der Entladestrom-Wellenform unter der Bedingung einer konstanten Durchschnittsspannung. Wie in der Figur gezeigt, wird während der Ein-Zeit t&sub1; eine hohe Entladespannung an den Spalt angelegt. Nachdem die Spaltisolation zusammenbricht, fließt während t&sub2; ein Entladestrom und dann wird die Entladung während der Aus-Zeit t&sub3; unterbrochen. Die Periode der Entladespannung T wird beispielsweise mit T = t&sub1; + t&sub2; + t&sub3; ausgedrückt. In der Figur wird eine Durchschnittsspannung V ermittelt, indem die Entladespannung über eine oder mehrere Perioden ausgeglichen wird. Es gibt viele weiter verbreitete bekannte Verfahren, um den Durchschnittswert der Entladespannung zu ermitteln. Beispielsweise gibt es Verfahren zum Andern des Verhältnisses von Ein-Zeit und Aus-Zeit, zum Ändern der Periode des Impulses, oder zum Andern der Amplitude des Impulses. In der Figur wird die Entladespannung so gesteuert, daß der Durchschnittswert konstant wird, indem die Impulsperiode und das Verhältnis von Ein-Zeit und Aus-Zeit verändert wird. Es ist leicht ersichtlich, daß der Durchschnittsstrom ansteigt, indem die Periode der Entladespannung verkürzt wird. Allgemein kann die Spannungsdetektionsschaltung 9 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Integralwert der Entladespannung detektieren und die Steuerschaltung 10 kann die Entladespannung so steuern, daß der detektierte Integralwert gleich zu dem vorgegebenen Wert wird. Der Integralwert kann ein durchschnittlicher, gemittelter, mittlerer oder ein anderer integrierter Wert sein.Figure 12 shows the relationship between the discharge voltage waveform and the discharge current waveform under the condition of a constant average voltage. As shown in the figure, a high discharge voltage is applied to the gap during the on-time t1. After the gap insulation breaks down, a discharge current flows during t2 and then the discharge is stopped during the off-time t3. The period of the discharge voltage T is expressed as, for example, T = t1 + t2 + t3. In the figure, an average voltage V is obtained by equalizing the discharge voltage over one or more periods. There are many widely known methods for obtaining the average value of the discharge voltage. For example, there are methods for changing the ratio of the on-time and the off-time, changing the period of the pulse, or changing the amplitude of the pulse. In the figure, the discharge voltage is controlled so that the average value becomes constant by changing the pulse period and the ratio of on-time and off-time. It is easy to see that the average current increases by shortening the period of the discharge voltage. Generally, the voltage detection circuit 9 according to the present invention can detect an integral value of the discharge voltage and the control circuit 10 can control the discharge voltage so that the detected integral value becomes equal to the predetermined value. The integral value can be an average, mean, median or other integrated value.

(2) Constant average current control:

Die Stromdetektionsschaltung 14 detektiert den Durchschnittsstrom I während einer Bearbeitung. Der detektierte Strom wird so gesteuert, daß er dem vorgegebenen Einstellstrom gleicht.The current detection circuit 14 detects the average current I during machining. The detected current is controlled to equal the predetermined set current.

Wenn der Durchschnittsstrom zwischen den Elektroden kleiner als der Einstellstrom ist, zeigt dies an, daß der Entladespalt größer geworden ist und die Entladungs- Erzeugungsrate (Entladungsfrequenz) wird verkleinert.If the average current between the electrodes is smaller than the setting current, it indicates that the discharge gap has become larger and the discharge generation rate (discharge frequency) is reduced.

Wenn im Gegensatz dazu der Durchschnittsstrom zwischen den Entladungselektroden größer als der Einstellstrom ist, zeigt dies an, daß der Entladungsspalt größer geworden ist und die Entladungs-Erzeugungsrate wird erhöht.In contrast, if the average current between the discharge electrodes is larger than the setting current, it indicates that the discharge gap has become larger and the discharge generation rate is increased.

Deshalb steuert die Steuerschaltung 10 den Servoverstärker 11 so, daß der Antriebsmotor 12 die Vorschubrate des Werkstücks 2 verkleinert.Therefore, the control circuit 10 controls the servo amplifier 11 so that the drive motor 12 reduces the feed rate of the workpiece 2.

Figur 13 zeigt den Zusammenhang zwischen der Entladestrom- Wellenform und der Entladespannungs-Wellenform unter der Bedingung eines konstanten Durchschnittsstroms. Wie in der Figur gezeigt, wird während einer Ein-Zeit t&sub1; eine hohe Entladespannung an den Spalt angelegt. In der Figur wird der Durchschnittsstrom I ermittelt, indem der Entladestrom über eine oder mehrere Perioden ausgeglichen wird. Der Entladestrom wird gesteuert, so daß er konstant ist, indem die Impulsperiode so gesteuert wird, daß sie konstant ist. Es leicht verständlich, daß die Durchschnittsspannung durch Verlängern der Periode der Ein-Zeit t&sub1; und Verkürzen der Periode der Aus-Zeit t&sub2; ansteigt. Allgemein kann die Stromdetektionsschaltung 14 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Integralwert des Entladestrom detektieren und die Steuerschaltung 10 kann den Entladestrom so steuern, daß der detektierte Integralwert genauso groß wie ein vorgegebener Wert wird. Dieser Integralwert kann ein durchschnittlicher, gemittelter, mittlerer oder anderer integrierte Wert sein.Figure 13 shows the relationship between the discharge current waveform and the discharge voltage waveform under the condition of a constant average current. As shown in the figure, a high discharge voltage is applied to the gap during an on-time t1. In the figure, the average current I is determined by equalizing the discharge current over one or more periods. The discharge current is controlled to be constant by controlling the pulse period to be constant. It is easy to understand that the average voltage increases by lengthening the period of the on-time t1 and shortening the period of the off-time t2. In general, the current detection circuit 14 according to the present invention can detect an integral value of the discharge current, and the control circuit 10 can control the discharge current so that the detected integral value becomes equal to a predetermined value. This integral value can be an average, mean, median or other integrated value.

Allgemein wird die Anfangsbearbeitungsbedingung so gewählt, daß auf dem Werkstück keine gewölbte Form erzeugt wird. Aber wenn sich die Werkstückdicke während einer Bearbeitung verändert, geht das Gleichgewicht zwischen der elektrostatischen Anziehungskraft f&sub1; und der Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2; verloren und die Drahtelektrode 1 verursacht eine Verformung mit einer gewölbten Form.Generally, the initial machining condition is selected so that a curved shape is not generated on the workpiece. But if the workpiece thickness changes during machining, the balance between the electrostatic attractive force f1 and the discharge repulsive force f2 is lost and the wire electrode 1 causes deformation with a curved shape.

Wenn die Werkstückdicke beispielsweise zweimal so groß wie der erste Wert wird, dann ändert sich die elektrostatische Kraft f&sub1; pro Einheitslänge nicht. Aber das Verformungsvolumen d&sub1; im Ansprechen auf die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; wird, wie in Gleichung (3) gezeigt, viermal so groß, da δ&sub1; proportional zum Quadrat der Werkstückdicke h ist, wie in Gleichung (2) gezeigt,For example, if the workpiece thickness becomes twice as large as the first value, then the electrostatic force f₁ per unit length does not change. But the deformation volume d₁ in response to the electrostatic attractive force f₁ becomes four times as large as shown in equation (3), since δ₁ is proportional to the square of the workpiece thickness h as shown in equation (2),

δ&sub2; = f&sub1; (2h)² / 8T = 4 f&sub1; (h)² / 8T = 4δ (3)δ₂; = f1; (2h)² / 8T = 4 f₁ (h)² / 8T = 4δ (3)

Wenn die Werkstückdicke andererseits für einen konstanten Durchschnittsstrom verdoppelt wird, wird die Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2; pro Einheitslänge 1/2. Deshalb wird das Verformungsvolumen δ&sub2; im Ansprechen auf die Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2; aus der Gleichung (2) berechnet:On the other hand, if the workpiece thickness is doubled for a constant average current, the discharge repulsion force f2 per unit length becomes 1/2. Therefore, the deformation volume δ2 in response to the discharge repulsion force f2 is calculated from the equation (2):

δ&sub2; = (1/2)f&sub2; (2h)² / 8T = 2 f&sub2; (h)² / 8T 2δ (4)δ₂; = (1/2)f2 (2h)² / 8T = 2 f₂ (h)² / 8T 2δ (4)

Deshalb ist δ&sub1; = 2 δ&sub2;. Als Ergebnis wird die Drahtelektrode an die Oberfläche des Werkstücks gezogen und auf der Werkstückoberfläche tritt eine gewölbte Formverzerrung auf.Therefore, δ1 = 2 δ2. As a result, the wire electrode is pulled to the surface of the workpiece and a curved shape distortion occurs on the workpiece surface.

Wenn die Werkstückdicke andererseits während der Bearbeitung klein wird, dann nimmt die Verformung δ1 im Ansprechen auf die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; ab. Wenn die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; größer als die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; wird, dann wird die Oberfläche des Werkstücks zu einer konvexen Form. Die vorliegende Erfindung steuert den Durchschnittsstrom I und die Durchschnittsspannung V so, daß die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; und die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; immer im Gleichgewicht gehalten werden.On the other hand, when the workpiece thickness becomes small during machining, the deformation δ1 decreases in response to the electrostatic attraction force f₁. When the discharge repulsion force f₂ becomes larger than the electrostatic attraction force f₁, the surface of the workpiece into a convex shape. The present invention controls the average current I and the average voltage V so that the electrostatic attractive force f₁ and the discharge repulsive force f₂ are always kept in balance.

Nachstehend wird ein Betrieb erläutert, wenn sich die Werkstückdicke während der Bearbeitung eines Werkstücks bei einer konstanten Durchschnittsspannung verändert.The following explains an operation when the workpiece thickness changes during machining of a workpiece at a constant average stress.

Wenn sich die Werkstückdicke unter der Bedingung der Konstantsteuerung der Durchschnittsspannung V während der Bearbeitung des Werkstücks ändert, ändert sich die Vorschubrate. Wie voranstehend erläutert, wird die Vorschubrate unter der Bedingung der Steuerung der Durchschnittsspannung, so daß sie konstant ist, 1/2, wenn sich die Werkstückdicke verdoppelt.When the workpiece thickness changes under the condition of constantly controlling the average voltage V during machining of the workpiece, the feed rate changes. As explained above, under the condition of controlling the average voltage to be constant, the feed rate becomes 1/2 when the workpiece thickness doubles.

Die Steuerschaltung 10 detektiert die Veränderung der Werkstückdicke aus der Vorschubratenveränderung und steuert die Arbeitsenergiequelle 8, die die Aus-Zeit des Bearbeitungsimpulses steuert, so daß der Durchschnittsstrom verdoppelt wird. Da die gesamte Entladungs-Abstoßungskraft Σf&sub2; proportional zum Durchschnittsstrom ist, wird die gesamte Entladungs-Abstoßungskraft Σf&sub2; bei einer Verdoppelung des Durchschnittsstroms verdoppelt. Sogar wenn sich die Werkstückdicke verdoppelt, ändert sich andererseits die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; pro Einheitslänge nicht.The control circuit 10 detects the change in the workpiece thickness from the feed rate change and controls the working power source 8, which controls the off time of the machining pulse so that the average current is doubled. Since the total discharge repulsion force Σf2 is proportional to the average current, the total discharge repulsion force Σf2 is doubled when the average current is doubled. On the other hand, even if the workpiece thickness is doubled, the discharge repulsion force f2 per unit length does not change.

Aber das Verformungsvolumen d&sub2;' wird aus der Gleichung (2) wie folgt berechnet:But the deformation volume d₂' is calculated from equation (2) as follows:

δ&sub2;' = f&sub2; (2h)² /8T = 4 f&sub2; h² /8T = 4δ (5)δ₂' = f2; (2h)² /8T = 4 f₂ h² /8T = 4δ (5)

Andererseits wird das Verformungsvolumen d1 im Ansprechen auf die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; berechnet, wie in der obigen Gleichung (3) gezeigt, nämlich zu:On the other hand, the deformation volume d1 in response to the electrostatic attraction force f1 is calculated as shown in the above equation (3), namely:

δ&sub1; = f&sub1; (2h)² /8T = 4 f&sub1; (h)² / 8T = 4δ (3)δ₁ = f1; (2h)² /8T = 4 f₁ (h)² / 8T = 4δ (3)

Deshalb ist δ&sub1; = δ&sub2;' ; das Verformungsvolumen Δ (= δ&sub1; - δ&sub2;) im Ansprechen auf die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; und die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; werden gleich und ihr Gleichgewicht wird aufrechterhalten.Therefore, δ1 = δ2'; the deformation volume Δ (= δ1 - δ2) in response to the electrostatic attractive force f1 and the discharge repulsive force f2 become equal and their equilibrium is maintained.

Ferner wird der in den Entladungsspalt fließende Strom durch die Stromsonde 13 detektiert und der Durchschnittsstrom wird durch die Stromdetektionsschaltung 14 detektiert. Der detektierte Durchschnittsstrom I wird durch Anderung der Aus- Zeit des Entladestroms gesteuert.Further, the current flowing into the discharge gap is detected by the current probe 13 and the average current is detected by the current detection circuit 14. The detected average current I is controlled by changing the off-time of the discharge current.

Die Figuren 5(a) - 5(g) zeigen dynamische Eigenschaften eines Abschnitts der elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine, wenn sich die Werkstückdicke unter der Bedingung einer konstanten Durchschnittsspannung ändert. Die horizontale Achse in den Figuren 5(a) - 5(g) zeigt den Zeitablauf an.Figures 5(a) - 5(g) show dynamic characteristics of a section of the wire-cut electric discharge machine when the workpiece thickness changes under the condition of a constant average voltage. The horizontal axis in Figures 5(a) - 5(g) indicates the passage of time.

Figur 5(a) zeigt die Dickenveränderung des Werkstücks.Figure 5(a) shows the thickness change of the workpiece.

Figur 5(b) zeigt eine konstante durchschnittliche Spannung.Figure 5(b) shows a constant average voltage.

Figur 5(c) zeigt eine Vorschubraten-Veränderung; die Vorschubrate wird so gesteuert, daß sie zur Werkstückdicke umgekehrt proportional ist.Figure 5(c) shows a feed rate variation; the feed rate is controlled to be inversely proportional to the workpiece thickness.

Figur 5(d) zeigt eine Veränderung des durchschnittlichen Stroms; der durchschnittliche Strom wird so gesteuert, daß er proportional zur Werkstückdicke ist.Figure 5(d) shows a variation of the average current; the average current is controlled to be proportional to the workpiece thickness.

Figur 5(e) zeigt eine Veränderung eines Drahtverformungsvolumens d1 im Ansprechen auf die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1;; die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; wird so gesteuert, daß sie proportional zur Werkstückdicke h ist.Figure 5(e) shows a change in a wire deformation volume d1 in response to the electrostatic attractive force f₁; the electrostatic Attractive force f₁ is controlled to be proportional to the workpiece thickness h.

Figur 5(f) zeigt eine Veränderung des Drahtverformungsvolumens d2 im Ansprechen auf die Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2;; die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; wird so gesteuert, daß sie proportional zur Werkstückdicke h ist.Figure 5(f) shows a change in the wire deformation volume d2 in response to the discharge repulsion force f2; the discharge repulsion force f2 is controlled to be proportional to the workpiece thickness h.

Figur 5(g) zeigt, daß die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; durch die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; kompensiert ist und daß das Drahtverformungsvolumen Δ (= δ1 - δ2) gleich 0 wird.Figure 5(g) shows that the electrostatic attractive force f₁ is compensated by the discharge repulsive force f₂ and that the wire deformation volume Δ (= δ1 - δ2) becomes 0.

Als nächstes wird nachstehend ein Betrieb erläutert, wenn sich die Werkstückdicke während der Bearbeitung des Werkstücks unter der Bedingung eines konstanten Durchschnittsstroms verändert.Next, an operation when the workpiece thickness changes during machining of the workpiece under the condition of a constant average current is explained below.

Unter der Bedingung, daß der Durchschnittsstrom I konstant gesteuert wird, verändert sich die Vorschubrate, wenn sich die Werkstückdicke während der Bearbeitung des Werkstücks ändert. Wenn die Werkstückdicke zweimal so groß wird, dann wird, wie voranstehend erläutert, unter dem Zustand einer Konstantsteuerung des durchschnittlichen Stroms die Vorschubrate 1/2.Under the condition that the average current I is constantly controlled, the feed rate changes as the workpiece thickness changes during machining of the workpiece. As explained above, when the workpiece thickness becomes twice as large, under the condition of constant control of the average current, the feed rate becomes 1/2.

Die Steuerschaltung 10 detektiert die Veränderung der Werkstückdicke aus der Vorschubratenveränderung und steuert die Arbeitsenergiequelle 8, die die Aus-Zeit des Bearbeitungsimpulses steuert, so daß die durchschnittliche Spannung 1/2 wird. Die gesamte elektrostatische Anziehungskraft Σf&sub1; wird 1/2, wenn die durchschnittliche Spannung 1/2 wird, da die gesamte elektrostatische Anziehungskraft Σf&sub1; proportional zur Durchschnittsspannung ist.The control circuit 10 detects the change in the workpiece thickness from the feed rate change and controls the working power source 8, which controls the off time of the machining pulse so that the average voltage becomes 1/2. The total electrostatic attraction force Σf₁ becomes 1/2 when the average voltage becomes 1/2 because the total electrostatic attraction force Σf₁ is proportional to the average voltage.

Mit einer Verdoppelung der Werkstückdicke wird andererseits das Verformungsvolumen δ&sub1;':On the other hand, if the workpiece thickness is doubled, the deformation volume δ₁':

δ&sub1;' = 1/2 f&sub1; (2h)² /8T = 2 f&sub1; h² / 8 = 2δ (5)δ₁' = 1/2 f1 (2h)² /8T = 2 f₁ h² / 8 = 2δ (5)

Deshalb ist δ&sub1;' = δ&sub2; und das Verformungsvolumen gemäß der elektrostatischen Anziehungskraft f&sub1; und die Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2; wird gleich und ihr Gleichgewicht wird aufrechterhalten. Ferner wird die durchschnittliche Spannung des Entladungsspalts durch den Spannungsdetektionsdetektor 9 detektiert. Die detektierte durchschnittliche Spannung wird durch Ändern der Aus-Zeit der Entladespannung gesteuert.Therefore, δ1' = δ2 and the deformation volume according to the electrostatic attractive force f1 and the discharge repulsive force f2 becomes equal and their balance is maintained. Further, the average voltage of the discharge gap is detected by the voltage detection detector 9. The detected average voltage is controlled by changing the off time of the discharge voltage.

Die Figuren 6(a) - 6(g) zeigen dynamische Eigenschaften eines Abschnitts der elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine, wenn sich die Werkstückdicke unter der Bedingung eines konstanten Durchschnittsstroms ändert. Die horizontale Achse in den Figuren 6(a) - 6(g) zeigt den Ablauf der Zeit an.Figures 6(a) - 6(g) show dynamic characteristics of a section of the wire-cut electric discharge machine when the workpiece thickness changes under the condition of a constant average current. The horizontal axis in Figures 6(a) - 6(g) indicates the passage of time.

Figur 6(a) zeigt eine Dickenveränderung des Werkstücks.Figure 6(a) shows a thickness change of the workpiece.

Figur 6(b) zeigt einen konstanten durchschnittlichen Strom.Figure 6(b) shows a constant average current.

Figur 6(c) zeigt eine Vorschubratenveränderung; die Vorschubrate wird so gesteuert, daß sie zur Werkstückdicke umgekehrt proportional ist.Figure 6(c) shows a feed rate variation; the feed rate is controlled to be inversely proportional to the workpiece thickness.

Figur 6(d) zeigt die Veränderung des Durchschnittsstroms; der Durchschnittsstrom wird so gesteuert, daß er proportional zur Werkstückdicke ist.Figure 6(d) shows the variation of the average current; the average current is controlled to be proportional to the workpiece thickness.

Figur 6(e) zeigt die Veränderung des Drahtverformungsvolumens d&sub1; gemäß der elektrostatischen Anziehungskraft; die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; wird so gesteuert, daß sie proportional zur Werkstückdicke h ist.Figure 6(e) shows the change of the wire deformation volume d₁ according to the electrostatic attraction force; the electrostatic attraction force f₁ is controlled to be proportional to the workpiece thickness h.

Figur 6(f) zeigt die Veränderung des Drahtverformungsvolumens d&sub2; gemäß der Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2;; die Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2; wird so gesteuert, daß sie proportional zur Werkstückdicke ist.Figure 6(f) shows the change of the wire deformation volume d₂ according to the discharge repulsion force f₂; the discharge repulsion force f₂ is controlled to be proportional to the workpiece thickness.

Figur 6(g) zeigt, daß die elektrostatische Anziehungskraft und die Entladungs-Abstoßungskraft kompensiert sind und daß das Drahtverformungsvolumen Δ (= δ1 - δ2) gleich 0 wird.Figure 6(g) shows that the electrostatic attraction force and the discharge repulsion force are compensated and that the wire deformation volume Δ (= δ1 - δ2) becomes 0.

Wenn sich die Werkstückdicke verändert, dann wird, wie voranstehend erläutert, die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; und die Entladungs-Abstoßungskraft f&sub2; kompensiert, indem während der Bearbeitung der durchschnittliche Strom oder die durchschnittliche Spannung gesteuert wird. Deshalb stellen die elektrostatische Anziehungskraft f&sub1; und die Entladungs- Abstoßungskraft f&sub2; das Gleichgewicht ein. Deshalb wird die Oberfläche des Werkstücks immer gerade und im Ergebnis ergibt sich eine sehr hohe Genauigkeit.As explained above, when the workpiece thickness changes, the electrostatic attraction force f1 and the discharge repulsion force f2 are compensated by controlling the average current or the average voltage during machining. Therefore, the electrostatic attraction force f1 and the discharge repulsion force f2 are balanced. Therefore, the surface of the workpiece always becomes straight, and as a result, very high accuracy is achieved.

Ferner wird unter der Bedingung der Konstantsteuerung der obigen Durchschnittsspannung die Genauigkeit der Eckform beträchtlich verbessert.Furthermore, under the condition of constant control of the above average stress, the accuracy of the corner shape is significantly improved.

Als nächstes wird ein Betrieb hinsichtlich der Eckbearbeitung der vorliegenden Erfindung nachstehend erläutert.Next, an operation regarding the corner processing of the present invention will be explained below.

Die Figur 7(a) zeigt die Überarbeitung einer äußeren Ecke des Werkstücks.Figure 7(a) shows the reworking of an outer corner of the workpiece.

An der äußeren Ecke wird die Bearbeitungsoberfläche klein und die Zuführungsrate nimmt zu. Deshalb wird bei der herkömmlichen Bearbeitung die äußere Ecke gewöhnlicherweise heruntergeschnitten, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet.At the outer corner, the machining surface becomes small and the feed rate increases. Therefore, in conventional machining, the outer corner is usually cut down as indicated by the dashed line.

Aber gemäß der vorliegenden Erfindung nimmt der Bearbeitungsstrom ab und die Aus-Zeit wird so gesteuert, daß sie länger ist. Deshalb wird die äußere Ecke des Werkstücks spitz.But according to the present invention, the machining current decreases and the off time is controlled to be longer. Therefore, the outer corner of the workpiece becomes sharp.

Die Figur 7(b) zeigt die Bearbeitung an der inneren Ecke des Werkstücks.Figure 7(b) shows the machining at the inner corner of the workpiece.

An der inneren Ecke wird die Bearbeitungsoberfläche klein und die Zuführungsrate nimmt ab. Deshalb wird bei der herkömmlichen Bearbeitung die innere Ecke normalerweise so heruntergeschnitten, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet.At the inner corner, the machining surface becomes small and the feeding rate decreases. Therefore, in conventional machining, the inner corner is usually cut down as indicated by the dashed line.

Aber gemäß der vorliegenden Erfindung nimmt der Bearbeitungsstrom zu und die Aus-Zeit wird so gesteuert, daß sie kürzer ist. Deshalb wird der Unterschnitt der inneren Ecke vermieden.But according to the present invention, the machining current increases and the off time is controlled to be shorter. Therefore, the undercut of the inner corner is avoided.

In den voranstehenden Ausführungsformen wird die durchschnittliche Spannung proportional zur Vorschubrate gesteuert oder der durchschnittliche Strom wird umgekehrt proportional zur Vorschubrate gesteuert. Aber die Steuerung ist nicht auf die proportionale oder umgekehrt proportionale Steuerung beschränkt. Die Durchschnittsspannung und der Durchschnittsstrom können durch eine geeignete Ein-Aus- Impulsrate gesteuert werden.In the above embodiments, the average voltage is controlled in proportion to the feed rate or the average current is controlled in inverse proportion to the feed rate. But the control is not limited to the proportional or inversely proportional control. The average voltage and the average current may be controlled by an appropriate on-off pulse rate.

Ferner können anstelle des Stromsonden-Nebenschlusses andere Stromdetektionsschaltungen verwendet werden, die durch Verwendung von Widerstand aufgebaut sind.Furthermore, instead of the current probe shunt, other current detection circuits constructed by using resistance can be used.

Claims

1. An electric wire-cut discharge machine in which machining is carried out in a gap defined by a wire electrode (1) and a workpiece (2), comprising:

Supply electrodes (5) which are in electrical contact with the wire electrode (1);

a working energy source (8) which supplies a discharge current to the supply electrodes (5);

a voltage detection device (9) for detecting an integrated voltage value between the supply electrodes (5);

a current detection device (13, 14) for detecting an integrated current value of the discharge current; and

a control device (10) for controlling the integrated voltage so that it is a predetermined value and further for controlling the integrated current detected by the current detection device (13, 14) to increase or decrease the value thereof in response to the change in the feed rate of the workpiece (2).

2. Electric wire-cut discharge machine according to claim 1, characterized in that the control device (10) controls the integrated current detected by the current detection device (13, 14) so that it is inversely proportional to the change in the feed rate of the workpiece (2).

3. An electric wire-cut discharge machine in which machining is carried out in a gap defined by a wire electrode (1) and a workpiece (2), comprising:

a working energy source (8) for supplying a discharge current to the supply electrodes (5);

a control device (10) for controlling the integrated current so that it is a predetermined value and further for controlling the integrated voltage detected in the voltage detection device (9) to increase or decrease the value thereof in response to the change in the feed rate of the workpiece (2).

4. Wire-cut electric discharge machine according to claim 1, characterized in that the control device (10) controls the integrated voltage detected in the voltage detection device (9) so that it is proportional to the change in the feed rate of the workpiece (2).

5. Device according to claim 1 or 3, characterized in that the integrated value is an average, mean or median value.

6. Device according to claim 1 or 3, characterized in that the integrated values are average values.

7. Device according to claim 1 or 3, characterized in that the predetermined value is a constant value.

8. Device according to claim 1 or 3, characterized in that the control device operates to change at least the pulse period of the signal which is being integrated.

9. Apparatus according to claim 1 or 3, characterized in that the control means operates to change the on-off pulse rate of the signal being integrated.

10. Method for machining a workpiece using an electric wire-cut discharge machine with an energy source (8) for Supplying a discharge current to a wire electrode (1) and enabling a discharge across a gap defined by the electrode (1) and a workpiece (2), and having means for defining a removal rate between the wire electrode (1) and the workpiece (2), comprising the following steps:

(a) detecting the integrated discharge current value and/or the integrated discharge voltage value; and

(b) maintaining the electrostatic attractive force and the discharge repulsive force at the gap at substantially equal but opposite values.

11. The method of claim 10, characterized in that the maintaining step further comprises: controlling the average discharge current and/or the average discharge voltage so that they are equal to predetermined values.

12. Method according to claim 11, characterized in that the control is proportional to the removal rate.

13. Method according to claim 12, characterized in that the control operates by changing the on-off pulse rate.

14. Method according to claim 11, characterized in that one of the predetermined values is constant.

15. Method according to claim 11, characterized in that the control is proportional to the thickness of the workpiece.

16. A method according to claim 11, characterized in that both the current and the voltage are controlled in response to a change in the removal rate.

17. The method of claim 10, characterized in that the off-time of the discharge current is adjusted to control the detected average discharge current values.

18. The method of claim 10, characterized in that the off-time of the discharge voltage is adjusted to control the detected average discharge voltage values.